模具銑刀材料及其選擇
更新時間：2008-9-1 16:05:14 文章來源：互聯網 點擊：
精加工用銑刀
YW3
余量
14~16
6~8
12.7~13.3
≥92
≥1300
鑄鐵模具的粗精銑加工
YH3
余量
8
6
13.9~14.2
≥92.5
≥1600
鑄鐵模具的銑加工等
YD15
90
4
14.9~15.15
≥91
≥1900
有色金屬及難加工材料粗銑
YS25
余量
15~18
8~9
12.8~13.2
≥90.5
≥1650
粗銑
YS30
66~68
9
14
9~11
12.45
≥91
≥1800
中速大進給銑削
2.1.2 抗彎強度及韌性
硬質合金的抗彎強度比較弱，只有高速鋼的1/3～1/2，常用硬質合金的抗彎強度為1100～1500Ｍpa。硬質合金屬脆性材料，常溫下的沖擊韌度僅為高速鋼的1/30～1/8。
2.1.3導熱性
硬質合金的導熱性高于高速鋼，導熱率是高速鋼的2～3倍。
2.1.4熱膨脹系數
硬質合金的熱膨脹系數比高速鋼小得多，焊接時應考慮防裂措施。
2.2硬質合金銑刀的熱處理
硬質合金刀具的熱處理主要是涂層，目前，國外硬質合金可轉位刀片的涂層比例在70％以上，并具有很強的針對性和個性，進一步擴大硬質合金銑刀的應用范圍。
2.3硬質合金模具銑刀的應用實例
2.3.1 直徑2~20mm的球頭銑刀，一般用整體硬質合金制造，用于加工小型模具的模腔或雕刻成型表面。若再施以涂層處理，可以達到很高的切削速度。法國Fraisa公司的立銑刀,銑削硬度52～56HRC的淬硬鋼，切削速度可達300m/min，進給速度為1000～4000mm/min[1]，新一代的整體硬質合金銑刀，在加工63HRC的淬硬鋼時切削速度能達150m/min以上，在加工一般模具鋼時能達400～500m/min[2]。
2.3.2 十分適合應用在數控銑床和轉速在20000r/min以上的先進銑床上銑削。
2.3.3株洲鉆石切削刀具股份有限公司開發的黑金剛刀片系列,是專門為加工鑄鐵而開發的硬質合金刀片，用于中速或高速銑削的YBD152牌號比原有的牌號提高切削速度30%~40%,使用壽命提高近50%[3]。
2.3.4由于模具加工的工作量很大，為了提高加工效率，不希望多換刀，工具廠開發了可轉位的面銑刀，包括銑平面、銑斜面等多功能可轉位面銑刀。
2.3.5大型模具型腔的精加工，金屬切除量大，刀具懸伸又長，如果用傳統的銑削加工，效率很低，現在改用小切深大進給量的方式，實現了高效加工。
3 立方氮化硼(CNB)銑刀
CNB是繼人造金剛石之后出現的第二種無機超硬材料，開拓了高速切削的新紀元。
3.1 CNB的主要特點
3.1.1高的硬度和耐磨性:顯微硬度可達8000~9000HV，聚晶立方氮化硼（PCBN）燒結體的硬度達到3000~5000HV，在切削耐磨材料時耐磨性為硬質合金的50倍，為陶瓷刀具的25倍。PCBN尤其適用于以前只能磨削的高硬度材料，實現“以車代磨”。
3.1.2化學穩定性好：CBN的化學惰性大，在還原性氣體介質中對酸和堿都是穩定的，在大氣和水蒸氣中無任何變化，與鐵系金屬在1200～1300℃也不起化學作用。
3.1.3良好的導熱性：其導熱率大大高于高速鋼和硬質合金，但低于金剛石。
3.1.4較低的摩擦系數：CBN與不同材料間的摩擦系數約為0.1～0.3，比硬質合金低得多。
3.2 CBN銑刀的實際應用
3.2.1從2006年6月“第八屆中國國際機床工具商品展覽交易會”上獲悉，日本三菱綜合材料株式會社近期推出的加工鑄鐵用的MBS140整體式CBN刀片，銑削220～250HB FC250鑄鐵，切削速度500m/min，進給量0.25mm/r,切深0.1mm,干切削7.5min,后刀面的磨損量才0.3mm.
3.2.2銑削58HRC Cr12模具鋼，CBN銑刀比其他超硬材料銑刀效率高，壽命長；精銑和半精40～60HRC模具，工件表面粗糙度可達Ra0.1µm;用鋒刃CBN端銑刀銑削62～64HRC CrWMn鋼平面時，表面粗糙度達0.2～0.4µm。
3.2.3 直徑10mmCBN立銑刀在60HRC CrWMn鋼模具上銑削寬度為10mm深度為2mm槽時,16min銑長1.2m,后刀面磨損0.06mm。
3.2.4 在模具制造業中,廣泛使用各種立銑刀,尤其是球頭銑刀來高速加工型腔等復雜曲面,被加工模具材料幾乎包括能硬化的所有模具鋼系列,不僅工效高,而且質量好。
4 陶瓷銑刀
陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐熱性和化學穩定性優良等優點，且不與切屑粘接。世界各國都非常注重開發和應用陶瓷刀具。近20年來，陶瓷刀具已成為高速切削和加工難加工材料的主要刀具之一。目前，由于控制了原料的純度和晶粒尺寸，添加了各種碳化物、氮化物和晶須等，采用多種增韌補強，使得陶瓷刀具的抗彎強度、斷裂韌度和抗沖擊性能都有大幅度提高，開發了一系列的新型陶瓷刀具材料。如納米復合陶瓷刀具、晶須增韌陶瓷刀具、梯形功能陶瓷刀具、粉末涂層陶瓷刀具、自潤滑陶瓷刀具等。應用范圍日益廣泛，社會效益和經濟效益十分明顯，請看實例：
4.1 Al2O3/TiB2刀具加工4Cr5MoVSi熱模鋼時，刀具抗邊界磨損能力為Al2O3/TiC 的2 倍[4]。
4.2 用SG4陶瓷制成的三面刃銑刀，可一次走刀銑完5.2×16×710mm淬硬鋼鍵槽的精加工，鍵側面的表面粗糙度可穩定地達到Ra1.6～0.8 µm，可省去原來的粗銑、精磨、鑲鍵等工序 [5]。
4.3陶瓷刀具不能用于加工鋁，而對于灰鑄鐵、球墨鑄鐵、淬火鋼和未淬硬的耐熱合金等難加工材料特別適合。在德國70%加工鑄鐵的工序是由陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%～10%[6]。
5 結論
縱觀全球，橫看同行，模具銑刀用材發生了三個明顯的變化：
5.1由通用型高速鋼向高性能高速鋼、粉末高速鋼轉化；
5.2硬質合金模具銑刀有逐步取代高速鋼銑刀的趨勢；
5.3超硬材料在模具銑刀中份額不斷增長。
由于材料科學、機床行業的進步，模具工業正以驚人的速度向前發展，模具材料日新月異，模具形狀千姿百態，刀具結構千差萬別，因為用于加工模具的銑刀不能定格在通用高速鋼一種材料上，應該根據加工對象、模具服役狀態、機床、工夾具等多種因素綜合考慮，選定合適的模具材料，設計優質的模具銑刀，并在實踐中不斷改革創新，力求優質、高效、環保。
參考文獻
[1]趙炳楨.先進切削技術與模具工業的發展.現代制造，2004（9）：42.
[2]盧偉.刀具是提高模具加工效率和質量的重要因素，現代制造，2000（7）：36.
[3]王瑚.數控加工刀具的現狀及其趨勢.工具技術，2006（3）：35
[4]鄧建新，趙軍編著.數控刀具材料選用手冊.機械工業出版社，2005（4）：99.
[5]肖詩綱.刀具材料及其合理選擇.機械工業出版社，1999（6）：354
[6]胡景姝等.干切削和準干切削技術及其刀具材料.機械工程師，2006（2）：77.來源：《現代模具》 作者：浙江金華工具廠 趙步青 孫艷娜 黃芳
文章地址：http://www.www.direxe.cn/Article/mjjs/200809/345.html
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